Les caractéristiques des interactions entre les photons et la matière lors de la radiothérapie classique font que cette technique trouve ses limites dans le traitement de certaines lésions particulièrement mal situées où extrêmement radiorésistantes. Les premiers traitements par hadronthérapie ont été réalisés par l'équipe d'Ernesto Lawrence à Berkeley et ont démontré deux avantages des hadrons : l'efficacité biologique relative et la précision balistique. Les travaux pionniers de Berkeley ont trouvé un écho au Japon(Chiba) où un centre d'hadronthérapie a été ouvert en 1994. En Europe, plus précisément en Allemagne au GSI à Darmstadt, une équipe de recherche, coordonnée par le Professeur G. Kraft a développé une voie de faisceau pour le traitement des cancers radiorésistants démontrant les avantages des ions démontrant les avantages des ions carbone pour l'hadronthérapie. Les travaux de l'Europe dans ce domaine se sontstructurés dans le réseau ENLIGHT (European Network for LIGHt ion Therapy) autour de 5 grands projets de construction de centres d'hadronthérapie dont fait partie le projet français ETOILE.<br />Mon travail de thèse, dans le cadre du projet ETOILE, concerne la mesure et la modélisation de la survie cellulaire in-vitro. La première partie de la thèse constitue un ensemble de rappels bibliographiques et de bases théoriques nécessaires pour la compréhension du sujet. Après un rappel des interactions rayonnement-matière la structure de trace, propre aux particules lourdes chargées est décrite. Les éléments de radiobiologie menant à l'étude de la survie cellulaire in-vitro sont également rapportés.<br />La deuxième partie du manuscrit porte sur l'étude et la réalisation d'un « modèle d'effet local » basé sur les travaux de Scholz et al. L'étude du modèle met en évidence l'effet des différents paramètres d'entrée qui sont ensuite quantifiés par simulations numériques.<br />La troisième partie est consacrée à la confrontation des prédictions du modèle aux mesures expérimentales in-vitro que j'ai effectué au Grand Accélérateur National d'Ions Lourds avec différents faisceaux d'ions Carbone et Argon. Cette étude montre l'intérêt et les limites de ce type de modèle local pour la prédiction des effets radiobiologiques des ions légers en hadrontérapie.

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Le programme de recherche concernant les résonances moléculaires et le système 24Mg + 24Mg, réalisé au Tandem de Legnaro, a pour but l'étude des modes de désexcitation de la résonance reportée dans la littérature à ECM=45,7 MeV avec Jπ=36+ et Г = 170 keV. Le spectromètre de fragments PRISMA associé au détecteur γ CLARA a été utilisé afin d'obtenir l'alimentation ON et OFF résonance des voies inélastiques. J'ai démontré que le flux résonant est observé principalement dans les canaux inélastiques impliquant les membres 0+, 2+ et 4+ de la bande basée sur l'état fondamental de 24Mg. Ceci est en très bon accord avec les prédictions théoriques du modèle moléculaire de Uegaki et Abe. Seul 30 % du flux résonant a été observé dans les voies inélastiques et de transfert, du flux manquant a été étudié et recherché dans les voies de fusion/évaporation à l'aide du multidétecteur γ GASP utilisé pour la détection des γ issus des noyaux résiduels en coïncidence avec la boule de Si EUCLIDES pour la détection des particules légères chargées émises par le noyau composé. Un effet résonant faible a été mis en évidence dans un certain nombre de noyaux résiduels tels que 45Ti, 42Ca et 39K. J'ai également établi un lien entre le dinoyau prolate 48Cr formé par la réaction 24Mg + 24Mg et un noyau 48Cr juste après la transition de forme de Jacobi (de oblate à prolate). Toutefois, du flux manquant reste à découvrir. Je suggère de chercher ce flux dans la résonance géante dipolaire, qui après émission de particules pourrait alimenter des noyaux très déformés. Enfin, je propose de construire un nouveau détecteur de fragments pour rechercher les transitions électromagnétiques entre états résonants.

L'expérience ALICE (A Large Ion Collider Experiment) permettra l'étude des collisions produites par le LHC (Large Hadron Collider), futur collisionneur installé au CERN. Cette expérience est principalement dédiée à l'étude des collisions d'ions lourds. Plusieurs détecteurs concentriques entourant le vertex primaire participent à la trajectographie des particules dans ALICE. L'ensemble de détection le plus proche du point d'interaction est le trajectographe interne, ou ITS (Inner Tracking System). L'ITS est composé de 6 couches de détection cylindriques concentriques. Le SSD (Silicon Strip Detector) d'ALICE représente les deux couches externes de l'ITS. Le SSD est constitué de 1 698 modules de détection frontaux. La conception des modules SSD est étroitement liée à la grande multiplicité de particules produites par les collisions d'ions lourds. Ces modules se composent d'une partie sensible en silicium et de son électronique de lecture associée. La première étape de la caractérisation des modules SSD a consistée à tester en faisceau les quatre premiers modules prototypes. L'analyse de ces tests a permis de vérifier les performances des modules (rapport signal sur bruit, résolution spatiale...). Concernant la production, le protocole de test des modules a été décrit et l'analyse des données de ces tests a permis la caractérisation des modules produits. Le calibrage du banc de test a été évalué à l'aide de la détection de particules cosmiques. Enfin, une étude des corrélations entre pistes d'un même module a permis de mieux comprendre les caractéristiques du bruit de mode commun qui est un paramètre important qui influencera les performances du détecteur final

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